“他们发现了药物治疗的重要原理”

“对肿瘤学家来说，她的工作等同于于语言的发展、火药的发明、月球登录——所有的可以使得人类永远改变对潜在可能性的看法的事情。”

“他革命了药物的探索和设计观念。”

——葛兰素威康首席执行官Robert A. Ingram说道。

伙伴

1905年，Hitchings出生于一个造船世家，在他12岁的时候，父亲去世了。亲人的离世对他打击很大，由此他将目光转向了医学。1923年他以医学预科生的身份进入华盛顿大学就读化学专业，1933年于哈佛获得生物化学博士学位。1942年，他作为生物化学系的负责人加入了Wellcome研究实验室（现在是葛兰素史克的一部分）。加入了这个实验室的两年后，Hitchings雇佣了Elion作为他的实验助手。

Elion的人生充满了理想色彩与荆棘，15岁时候她的祖父死于胃癌，这促使她志于癌症治疗。当她在1937年获得化学学位不久后，她的未婚夫却由于心脏内膜发炎去世，在失去挚爱的打击下，Elion没有一蹶不起，而是坚定了自己的目标。在1939年，Elion进入纽约大学攻读化学硕士，当时她是化学班上的唯一女性。

二战期间，化学行业逐渐开放，容许女性进入。Elion做过食品检测，也在强生的实验室进行过磺胺药物的合成，直至1944年，她进入了Wellcome实验室，开始了和Hitchings一起的科学试验生涯。在Wellcome实验室的时候，她晚上还得去上夜校，继续她在布鲁克林理工学院的PhD研究，后来学校通知必须全日制学习的时候，Elion放弃了她的博士学位，她不愿意离开Wellcome实验室，不愿意离开这些充满变数且激动人心的药物开发试验。Elion终身单身，将自己的所有皆奉献于科学事业，她的成就拯救了众多家庭，或许这些得到救助的人们的感激，是她缺憾过往的最佳弥补。

Gertrude Elion和 George Hitchings 在实验室, 1948.

原理

对科学的共同追求和职业的选择让他们相遇在同一实验室。当时常用的药物发现主要还是以试错法为主，药物开发主要建立在天然产物的化学修饰上面，试验充满了偶然和局限的色彩。但是如此被动的等待幸运女神的垂怜必然不是一个很好的方法，Hitchings 相信有必要采用更合理的研究方法来提高研发的效率。

Hitchings认为干扰微生物代谢的其他物质（如磺胺类药物）可以作为药物开发。他以细胞中的核酸的合成，即DNA和RNA为目标，寻找正常人类细胞、癌细胞、原核生物、细菌和病毒之间核酸代谢的差异，这些差异可用于开发选择性阻断癌细胞和有害生物生长的药物。Elion作为他的助手，主要研究嘌呤，包括腺嘌呤和鸟嘌呤，以及它们在细胞核酸代谢中的作用。

他们很快发现细菌自我复制DNA时候需要一些特殊嘌呤，由此推断，如果有什么方法可以阻断这些嘌呤在遗传信息复制时候的组装，或许就能够阻止DNA的复制，从而遏制细胞的增殖。他们着力研究可以锁定组装嘌呤的必须代谢酶的化合物。

或许在今日看来，这一思维过程是理所应当，但是不要忘记我们已然站在了巨人的肩膀上。在那个年代，药物开发一直专注于天然来源的物质，DNA的双螺旋结构直到1953年才被正式提出，在当时，人们对核酸的结构和功能只是初步了解。所以Hitchings 和 Elion能够意识到核苷碱基对于细菌和癌细胞等的生长重要性，从而针对性合成相关嘌呤类似物，毫无疑问改变了药物开发的方法——从历史上传统的试错法转向了合理的药物设计，设计具有特异性的分子结构的药物。

药物治疗原理的发现为开发针对多种疾病的新药奠定了基础。Hitchings和Elion也因此获得了1988年的诺贝尔生理学或医学奖，为了表彰其研究具有深刻的指导意义。

应用

两人的研究在1950年取得了突破性的进展。Hitchings 和 Elion 合成了两种抗代谢物——二氨基嘌呤和硫鸟嘌呤，这是腺嘌呤和鸟嘌呤的结构类似物，这些类似物可以取代原有的嘌呤，竞争性与相关酶结合，阻止复制过程。这种新的化疗方式被证明是治疗白血病的有效方法。

Elion后来在嘌呤结构上，用一个硫原子代替了原本的氧原子，从而产生了6-巯基嘌呤，也就是6-MP。其与次黄嘌呤的结构类似，可以竞争性抑制次黄嘌呤参与的代谢反应，阻断嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成途径。6-MP在缓解儿童急性淋巴细胞白血病方面有效，但是单药使用效果不理想，需要和其他药物联用。

Hitchings 和 Elion将这种原理再复制，进而开发了其他药物。1963年，他们设计出了硫唑嘌呤药物，作为一种免疫抑制剂，其在体内可以代谢成6-MP。它的应用不光是白血病治疗，甚至也为解决肾脏移植时候所产生的排异提出了一个解决选择，同时也为类风湿关节炎等自身免疫性疾病提供有效的治疗方法。

硫唑嘌呤结构式

“The thiopurines have also facilitated the accumulation of fundamental knowledge, which has helped in the discovery of other selective immunosuppressive agents. (硫嘌呤促进了基础知识的积累，有助于发现其他选择性免疫抑制剂)。” Elion在她就硫唑嘌呤的药理研究文章的结尾说道。

该团队还开发了别嘌呤醇（Zyloprim），这是一种减少人体尿酸生成的药物，因此可用于治疗痛风，后者是因为关节中尿酸积聚而引起的疼痛病症。

1960 年代，Hitchings 和 Elion 确定，如果药物可以靶向攻击细菌和病毒 DNA，那么同样可以用到抗传染病治疗上。这项工作产生了用于治疗疟疾的乙胺嘧啶和用于治疗脑膜炎、败血症以及泌尿道和呼吸道细菌感染的甲氧苄氨嘧啶 (Septra)。

1967年Hichings退休后，Elion开发出了第一种用于抗病毒的药物阿昔洛韦，这是治疗疱疹感染最重要的药物之一，在新生儿疱疹性脑炎的情况下，阿昔洛韦甚至可以挽救生命。Elion将阿昔洛韦的发现视为其皇冠上的珍珠。科学的步伐并没有就此停止，Elion激动人心的发现还将持续，1987年，她指导团队开发的齐多夫定获得FDA批准上市，这是世界上第一款获得美国FDA批准的抗艾滋药品，在艾滋病感染中应用广泛。

“经验方法盛行于任何过于复杂难以分析的地方，经验主义是自发的，但是对于酶、代谢途径和细胞受体的有目的探索可以提高发现的能力。”Hichings说道。

开拓者铸造了科学的飞跃。

参考文献：

1，Mark Nicholls、George H. Hitchings 和 Gertrude B. Elion，《欧洲心脏杂志》，第 41 卷，第 47 期，2020 年 12 月 14 日，第 4453–4455 页，https: //doi.org/10.1093/eurheartj/ehaa124

点击"阅读原文",随时掌握行业动态